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高速远程滑坡颗粒流研究进展

地球科学 2022年第3期47卷 893-912页

作者：李坤程谦恭林棋文王玉峰宋章西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都611756 西南交通大学高速铁路运营安全空间信息技术国家地方联合工程实验室四川成都611756 中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031

颗粒流是高速远程滑坡物质演化过程的一个重要阶段,也是从细观角度揭示其超常运动特性的重要手段.颗粒流所采用的主要研究方法以及取得的重要理论成果,可以为高速远程滑坡动力学机理的研究提供重要的技术手段和理论支持.本文聚焦颗粒流... 详细信息

颗粒流是高速远程滑坡物质演化过程的一个重要阶段,也是从细观角度揭示其超常运动特性的重要手段.颗粒流所采用的主要研究方法以及取得的重要理论成果,可以为高速远程滑坡动力学机理的研究提供重要的技术手段和理论支持.本文聚焦颗粒流研究进展,从颗粒流基本概念、流态特征及流变本构模型、颗粒流粒径分选机制等方面进行了系统梳理;进而,从理论、实验及数值计算模型3个方面对高速远程滑坡研究中颗粒流理论及方法的应用进行了系统性述评;在此基础上,提出了从颗粒流角度研究高速远程滑坡动力学机理涉及的关键科学问题:高速远程滑坡高流动性的起源涉及哪些物理过程?如何量化和模拟其多分散性和破碎过程?如何量化描述颗粒尺寸分布的时空演变及其与流动的耦合?如何从其沉积特征中探究流动的传播机制?针对这些问题,从基于沉积学特征的颗粒流物理力学过程、考虑尺度效应的颗粒流动力学特性研究、基于颗粒流力学过程的滑坡运动机理及其本构模型、新技术新方法的应用4个方面提出下一步应重点开展的研究工作.

关键词：高速远程滑坡颗粒流动力学机理工程地质关键科学问题

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高速远程滑坡的地貌学与沉积学研究进展

地学前缘 2021年第4期28卷 349-360页

作者：陈剑陈瑞琛崔之久中国地质大学(北京)工程技术学院北京1000832.北京大学城市与环境学院北京100871

本文总结了当前有关高速远程滑坡远程机制的研究现状,探讨了滑坡地貌学和沉积学对于揭示高速远程滑坡运动学机理的重要意义。通过梳理前人关于高速远程滑坡堆积形态的分类,分析了高速远程滑坡主要的形态学特征、蕴含的运动学信息以及高... 详细信息

本文总结了当前有关高速远程滑坡远程机制的研究现状,探讨了滑坡地貌学和沉积学对于揭示高速远程滑坡运动学机理的重要意义。通过梳理前人关于高速远程滑坡堆积形态的分类,分析了高速远程滑坡主要的形态学特征、蕴含的运动学信息以及高速远程滑坡的脱落块体、丘体、脊结构、断层等的地貌结构特征,并进一步指出这些地貌结构的形成主要是滑坡体物质不均匀运动的结果,其受地形和内聚力的影响。高速远程滑坡的沉积学特征明显受到岩性、地形和基底等因素的影响,本文对高速远程滑坡的沉积相模式及其运动学意义进行了分析,并对地层不变性与反序结构两个重要堆积特征进行了讨论。最后,指出高速远程滑坡地貌学与沉积学研究当前主要存在的一些问题,建议将大型物理模拟与数值模拟方法相结合,加强对高速远程滑坡地貌微形态和堆积结构的形成机制研究。

关键词：高速远程滑坡地貌形态堆积结构运动学机理

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高速远程滑坡裹气流态化动力学特性实验研究

岩石力学与工程学报 2016年第2期35卷 268-274页

作者：王玉峰许强程谦恭罗忠旭郭强张金存西南交通大学地质工程系四川成都610031 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059

为定量化揭示高速远程滑坡在裹入气流作用下的动力学特性,以高速远程滑坡裹气流态化运动特性实验成果为基础,运用自行设计的水平圆环式旋转剪切流变装置,开展一系列环剪实验,获取碎屑流在不同裹入气流作用下的动态抗剪强度参数。结果表... 详细信息

为定量化揭示高速远程滑坡在裹入气流作用下的动力学特性,以高速远程滑坡裹气流态化运动特性实验成果为基础,运用自行设计的水平圆环式旋转剪切流变装置,开展一系列环剪实验,获取碎屑流在不同裹入气流作用下的动态抗剪强度参数。结果表明:(1)碎屑流运动过程中,气体的裹入,可起到明显的减阻作用;(2)在碎屑流的整个运动过程中,随着时间的推移,碎屑流与环盖间剪切力并非一恒定值,而是呈现出忽高忽低的波动性演化特征;(3)随着碎屑流受剪时间的增长,碎屑流与环盖间剪切力值整体呈略微增长的趋势,且剪切速率越大,该趋势越明显。

关键词：边坡工程高速远程滑坡圆环式剪切实验石英颗粒供风量动态剪切力

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高速远程滑坡裹气流态化模型试验研究

岩土力学 2014年第10期35卷 2775-2786页

作者：王玉峰程谦恭张柯宏仲昱全罗忠旭西南交通大学地质工程系成都610031

为分析高速远程滑坡运动过程中碎屑流的裹气流态化特性，以汶川地震触发的谢家店子滑坡为原型，运用自行设计的流化床试验装置，开展了一系列高速远程滑坡碎屑流裹气流态化特性的试验研究。结果表明：（1）对于颗粒粒径变化范围广（0.1... 详细信息

为分析高速远程滑坡运动过程中碎屑流的裹气流态化特性，以汶川地震触发的谢家店子滑坡为原型，运用自行设计的流化床试验装置，开展了一系列高速远程滑坡碎屑流裹气流态化特性的试验研究。结果表明：（1）对于颗粒粒径变化范围广（0.1～7 mm者均有）、颗粒形状极不规则、且底部细颗粒含量高的类滑坡碎屑，其床层压降随着供风量的增加并非呈线性增长趋势，而是表现出明显的气泡控制性特征，随堆积体内部气泡和气垫层位置的不同，堆积体各部位床层压降相差较大；（2）当供风量较低时，碎屑堆积体整体稳定性较好，在堆积体表面仅可见有限气体逸散孔的分布；当供风量达到一定值后，堆积体内部流态化特性增强，可见砂质密云、气孔、纵向脊等一系列与高速远程滑坡实例中相类似现象的出现；（3）对于滑坡类不规则颗粒，其间容易形成架桥现象，增强碎屑流整体稳定性，使气流不易扩散，在堆积体下方形成高压气垫层，产生空气擎托现象。

关键词：高速远程滑坡流化床石英颗粒供风量床层压降流态化

高速远程滑坡热-水-力耦合效应与沿程侵蚀研究

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四川大学学报（工程科学版） 2015年第5期47卷 54-59页

作者：刘威何思明吴清中国科学院山地灾害与地表过程重点实验室四川成都610041 中国科学院水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041 中国科学院大学北京100049 中国科学院青藏高原卓越中心北京100101 西安中交土木科技有限公司陕西西安710015

为研究高速滑坡超强流动性及沿程侵蚀问题,在Goren热-水-力耦合模型的基础上结合滑坡侵蚀率公式,构建了考虑沿程侵蚀影响的1维高速远程滑坡热-水-力耦合物理模型,提出了有限体积法隐式格式与TDMA耦合算法,对高速滑坡运动热水力耦效应及... 详细信息

为研究高速滑坡超强流动性及沿程侵蚀问题,在Goren热-水-力耦合模型的基础上结合滑坡侵蚀率公式,构建了考虑沿程侵蚀影响的1维高速远程滑坡热-水-力耦合物理模型,提出了有限体积法隐式格式与TDMA耦合算法,对高速滑坡运动热水力耦效应及侵蚀效应进行数值模拟。结果表明:高速滑坡运动过程中热水力耦合效应提升了滑坡的流动性并显著影响滑坡的沿程侵蚀作用。

关键词：高速远程滑坡热-水-力效应沿程侵蚀数值模拟

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高速远程滑坡超前冲击气浪三维动力学分析

岩土力学 2014年第10期35卷 2909-2926页

作者：朱圻程谦恭王玉峰车琪侯文学李炜西南交通大学地质工程系成都610031

为研究沟谷多级折射高速远程滑坡超前冲击气浪的特征,以牛圈沟滑坡三维地形形态为原型,采用CFD软件,引入Voellmy准则定义运动阻力,在反演碎屑流运动全过程的同时,对其冲击气浪的流场特征进行了数值模拟,分析其形成的动力学机制。结果表... 详细信息

为研究沟谷多级折射高速远程滑坡超前冲击气浪的特征,以牛圈沟滑坡三维地形形态为原型,采用CFD软件,引入Voellmy准则定义运动阻力,在反演碎屑流运动全过程的同时,对其冲击气浪的流场特征进行了数值模拟,分析其形成的动力学机制。结果表明:(1)牛圈沟滑坡从启动到停止历时为119 s,最大速度出现在滑体内部靠近前缘处,峰值分别为14 s的52 m/s、27 s的55 m/s和50 s的49 m/s。(2)气浪速度的最大值50 s时为38 m/s,其压强的最大值达657 Pa,相当于11级暴风。(3)当碎屑流前方出现高大的障壁时,来不及扩散的高压气流产生极为明显的压强梯度;当其前方遇跌坎或翻越山脊冲向山坡下方在其速度瞬间增大的同时,强烈压缩前方空气并导致其压强值局部出现陡增。

关键词：沟谷多级折射高速远程滑坡三维模型动力学分析冲击气浪

高速远程滑坡沿程速度演化与冲击力分布研究——以三溪村滑坡为例

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自然灾害学报 2022年第3期31卷 232-241页

作者：陈果钮志林樊晓一胡晓波西南科技大学土木工程与建筑学院四川绵阳621010 中国公路工程咨询集团有限公司北京100089 西南石油大学土木工程与测绘学院四川成都610500 中国科学院、水利部成都山地灾害与环境研究所四川成都610041

滑坡的运动速度是研究其致灾机制的关键因素,滑坡对建筑物的冲击力是评判其致灾强度的重要指标。对于灾难性高位远程滑坡而言,速度和冲击力是导致建筑损坏和人员伤亡的关键因素,由于灾难性滑坡的突发性、隐蔽性,以及目前现场监测技术的... 详细信息

滑坡的运动速度是研究其致灾机制的关键因素,滑坡对建筑物的冲击力是评判其致灾强度的重要指标。对于灾难性高位远程滑坡而言,速度和冲击力是导致建筑损坏和人员伤亡的关键因素,由于灾难性滑坡的突发性、隐蔽性,以及目前现场监测技术的局限性,对其运动速度和冲击力的实时监测存在较大的难度。本文以三溪村为例,利用三维离散元软件PFC,结合无侧限单轴压缩试验进行参数标定,模拟三溪村滑坡启动、下滑、堆积和冲击山区房屋的整个过程。研究结果表明:(1)受地形影响,前缘右侧、中部、左侧岩土体峰值速度存在差异,中部岩土体呈现最大的峰值速度;(2)前缘右侧岩土体滑坡初始阶段呈现最大的加速度,前缘左侧岩土体减速阶段呈现最大的加速度;(3)滑坡冲击力时程关系呈现为单峰特征,冲击过程可划分为动态冲击阶段和准静态堆积阶段,且峰值冲击力与房屋距滑源区距离成反比。在三溪村滑坡的堆积阶段,山区房屋主要承受滑坡岩土体的静态堆积作用。建立的冲击力-时程演化关系、峰值冲击力-运程分布关系和峰值冲击力-速度的关系,可为山区建筑防灾减灾治理工程提供参考。

关键词：离散元颗粒流高速远程滑坡山区建筑前缘速度冲击力

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高速远程滑坡动力学研究进展

地球科学与环境学报 2021年第1期43卷 164-181页

作者：王玉峰林棋文李坤史安文李天话程谦恭西南交通大学地质工程系四川成都611756 西南交通大学高速铁路运营安全空间信息技术国家地方联合工程实验室四川成都611756

高速远程滑坡动力学机理研究一直是国际地质灾害领域长期关注的热点与前沿性科学。通过对已有研究成果的系统性梳理,对高速远程滑坡动力学研究现状进行了概略性述评,厘定了本文所讨论的高速远程滑坡的定义,阐述了高速远程滑坡的典型沉... 详细信息

高速远程滑坡动力学机理研究一直是国际地质灾害领域长期关注的热点与前沿性科学。通过对已有研究成果的系统性梳理,对高速远程滑坡动力学研究现状进行了概略性述评,厘定了本文所讨论的高速远程滑坡的定义,阐述了高速远程滑坡的典型沉积学特征,并对国内外学者提出的最有影响、最有地质证据支持的高速滑坡远程运动机理——摩擦生热减阻、滑带液化减阻、动力破碎减阻、底部裹挟减阻、剪切振动减阻、动量传递远程进行了论述。在此基础上,分析与讨论了高速远程滑坡动力学研究的发展趋势,提出今后研究所面临的深层次科学问题,并提出未来应进一步重点研究的关键科学问题在于速率相依摩阻弱化机理、破碎渐进相变耗能机理、过程相依波动减阻机理等。

关键词：高速远程滑坡研究进展沉积学特征动力学机理研究现状发展趋势关键科学问题

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高速远程滑坡-碎屑流超前冲击气浪分析

水文地质工程地质 2016年第6期43卷 113-119页

作者：袁小一许强程谦恭邢爱国上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200240 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室四川成都610059 西南交通大学地球科学与环境工程学院四川成都610031

为定量模拟文家沟高速远程滑坡-碎屑流运动过程中所产生的超前冲击气浪的分布和变化规律,采用计算流体力学软件FLUENT,通过用户自定义接口在滑坡运动的不同阶段分别引入Friction和Voellmy流变模型定义滑坡-碎屑流所受的运动阻力,反演了... 详细信息

为定量模拟文家沟高速远程滑坡-碎屑流运动过程中所产生的超前冲击气浪的分布和变化规律,采用计算流体力学软件FLUENT,通过用户自定义接口在滑坡运动的不同阶段分别引入Friction和Voellmy流变模型定义滑坡-碎屑流所受的运动阻力,反演了文家沟高速远程滑坡-碎屑流运动的全过程并与滑坡实际运动特征对比的同时,模拟了其超前冲击气浪的速度和相对压力分布,并对其产生机理进行了分析。结果表明:(1)文家沟滑坡-碎屑流共经历约210 s,碎屑流引起的超前冲击气浪主要分布于其前方、上方和两侧,最大速度约35 m/s,最大相对压强约2.2 k Pa;(2)气浪相对压力峰值出现于近地面处并随高度增加迅速减小,当离地面高度超过600 m时趋近于0;(3)地形起伏对于超前冲击气浪相对压力分布有明显影响;当滑体前方出现陡立壁面时,气浪压力陡升。

关键词：高速远程滑坡冲击气浪数值模拟